Raksha - Monitor Vital untuk Pekerja Garis Depan: 6 Langkah (dengan Gambar)

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Teknologi pemantauan kesihatan yang boleh dipakai, termasuk jam tangan pintar dan pelacak kecergasan, telah menarik minat pengguna yang cukup besar sejak beberapa tahun kebelakangan ini. Minat ini tidak hanya didorong oleh pertumbuhan permintaan yang pesat di pasar teknologi yang dapat dipakai untuk pemantauan tanda-tanda vital di mana-mana, berterusan, dan meluas, tetapi telah dimanfaatkan oleh perkembangan teknologi canggih di sensor teknologi dan komunikasi tanpa wayar. Pasaran teknologi yang boleh dipakai bernilai lebih dari $ 13.2 bilion pada akhir 2016 dan nilainya dijangka mencapai $ 34 bilion pada akhir tahun 2020.

Terdapat banyak sensor untuk mengukur vital badan manusia yang penting bagi doktor atau doktor untuk mengetahui masalah kesihatan. Kita semua tahu bahawa doktor terlebih dahulu memeriksa Denyut Jantung untuk mengetahui Variabel Denyut Jantung (HRV) dan suhu badan. Tetapi jalur dan peranti yang boleh dikenakan semasa gagal dalam ketepatan dan kebolehulangan data yang diukur. Ini kebanyakannya berlaku kerana penyelarasan kecacatan pelacak kecergasan dan bacaan yang salah dan lain-lain. Sebilangan besar menggunakan sensor Photo Plethysmography (PPG) berasaskan LED dan Fotodiod untuk pengukuran kadar denyutan jantung.

Ciri-ciri:

• Bertenaga bateri boleh pakai
• Mengukur kadar denyutan jantung masa nyata dan Interval rentak antara (IBI)
• Mengukur suhu badan masa nyata
• Memplot grafik masa nyata pada paparan
• Menghantar data melalui Bluetooth ke telefon bimbit
• Data dapat direkod dan dihantar kepada doktor secara langsung untuk analisis lebih lanjut.
• Pengurusan bateri yang baik dengan tidur yang disertakan.
• Dengan menghantar data ke awan, ia membuat pangkalan data yang besar untuk para penyelidik yang mengusahakan penyelesaian perubatan untuk COVID-19.

Bekalan

Perkakasan Diperlukan:

• SparkFun Arduino Pro Mini 328 - 5V / 16MHz × 1
• sensor nadi × 1
• termistor 10k × 1
• Bateri boleh dicas semula, 3,7 V × 1
• Modul Bluetooth HC-05 × 1

Aplikasi perisian dan perkhidmatan dalam talian

Arduino IDE

Alatan tangan dan mesin fabrikasi

• Pencetak 3D (generik)
• Besi pematerian (generik)

Langkah 1: Mari Mulakan

Pada masa ini, alat yang boleh dipakai moden tidak lagi hanya tertumpu pada pengukuran penjejakan kecergasan yang sederhana seperti jumlah langkah yang diambil dalam sehari, mereka juga memantau pertimbangan fisiologi penting, seperti Pemboleh ubah Denyut Jantung (HRV), ukuran glukosa, bacaan tekanan darah, dan banyak maklumat berkaitan kesihatan. Di antara banyak tanda vital yang diukur, pengiraan kadar jantung (HR) merupakan salah satu parameter yang paling berharga. Selama bertahun-tahun, Elektrokardiogram fail (ECG) telah digunakan sebagai teknik pemantauan jantung yang dominan untuk mengenal pasti kelainan kardiovaskular dan untuk mengesan penyelewengan irama jantung. ECG adalah rakaman aktiviti elektrik jantung. Ini menunjukkan variasi dalam amplitud isyarat ECG berbanding masa. Aktiviti elektrik yang direkodkan ini berasal dari depolarisasi jalur konduktif jantung dan tisu otot jantung semasa setiap kitaran jantung. Walaupun teknologi pemantauan jantung tradisional yang menggunakan isyarat ECG telah mengalami peningkatan berterusan selama beberapa dekad untuk menangani keperluan pengguna yang terus berubah, khususnya dari segi ketepatan pengukuran.

Teknik-teknik ini, hingga kini, belum ditingkatkan sehingga menawarkan fleksibiliti, mudah dibawa, dan kemudahan bagi pengguna. Sebagai contoh, agar ECG dapat beroperasi dengan berkesan, beberapa elektrod bio mesti diletakkan di lokasi badan tertentu; prosedur ini sangat membatasi kelenturan dan pergerakan pengguna yang bergerak. Di samping itu, PPG telah menunjukkan dirinya sebagai teknik pemantauan SDM alternatif. Dengan menggunakan analisis isyarat terperinci, isyarat PPG menawarkan potensi yang sangat baik untuk menggantikan rakaman ECG untuk pengambilan isyarat HRV, terutama dalam memantau individu yang sihat. Oleh itu, untuk mengatasi keterbatasan ECG, penyelesaian alternatif berdasarkan teknologi PPG dapat digunakan. Dengan semua data ini kita dapat menyimpulkan bahawa mengukur kadar denyutan jantung dan suhu badan dan menganalisisnya untuk mengetahui untuk memeriksa sama ada terdapat kenaikan suhu badan yang tidak normal dan penurunan kadar oksigen SpO2 dalam hemoglobin akan membantu dalam pengesanan awal COVID-19. Oleh kerana alat ini boleh dipakai, ini dapat membantu pekerja barisan hadapan seperti doktor, jururawat, pegawai polis dan pekerja sanitasi yang melakukan perkhidmatan siang dan malam untuk melawan COVID-19.

Dapatkan bahagian yang diperlukan kita boleh menukar paparan dan jenis sensor berdasarkan keperluan. Terdapat satu lagi sensor yang baik MAX30100 atau MAX30102 untuk pengukuran degupan jantung menggunakan teknik PPG. Saya menggunakan termistor 10k untuk pengukuran suhu, seseorang boleh menggunakan sensor suhu seperti LM35 atau DS1280 dll.

Langkah 2: Merangka Kes

Untuk memakai alat yang dapat dipakai, alat ini harus dilampirkan dalam casing yang sesuai untuk melindungi dari kerusakan, jadi saya terus maju dan merancang sarung yang dapat memuat semua sensor dan MCU saya.

Langkah 3: Pemasangan Elektronik

Sekarang kita perlu menyambungkan semua komponen yang diperlukan, sebelumnya saya mempunyai rancangan untuk memilih ESP12E sebagai MCU tetapi kerana ia hanya mempunyai 1 pin ADC dan saya ingin menghubungkan 2 peranti analog, saya kembali ke Arduino dengan konfigurasi Bluetooth.

Saya hampir memilih ESP 12E

Dengan ESP seseorang dapat secara langsung mengirim data ke awan mungkin pelayan peribadi atau laman web seperti perkara yang dibahas dan dikongsi terus kepada pegawai yang berkenaan dari sana.

Skematik

Sambungan berasaskan kabel yang sebelumnya mempunyai banyak masalah dengan wayar terputus kerana putaran dan putaran di ruang yang terhad, kemudian saya beralih ke wayar tembaga terlindung dari angker motor DC. Yang cukup mantap saya harus katakan.

Langkah 4: Pengekodan

Idea asasnya seperti ini.

Prinsip kerja sensor PPG pada dasarnya adalah dengan menerangi Cahaya di hujung jari dan mengukur intensiti cahaya dengan menggunakan foto-diod. Di sini saya menggunakan sensor nadi rak dari www.pulsesensor.com. Saya telah menyebut alternatif lain di bahagian bahagian. Kami akan mengukur variasi voltan analog pada pin analog 0 yang, pada gilirannya, pengukuran aliran darah di hujung jari atau di pergelangan tangan dengan mana kita dapat mengukur degupan jantung dan IBI. Untuk pengukuran suhu, kami menggunakan Thermistor 10k NTC, milik saya diekstrak dari pek bateri komputer riba. Di sini, termistor jenis NTC 10kΩ digunakan. NTC 10kΩ bermaksud termistor ini mempunyai rintangan 10kΩ pada 25 ° C. Voltan melintasi perintang 10kΩ diberikan kepada ADC papan pro-mini.

Suhu boleh didapati dari rintangan termistor menggunakan persamaan Steinhart-Hart. Suhu dalam Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)] ^ 3) di mana A = 0.001129148, B = 0.000234125 dan C = 8.76741 * 10 ^ -8 dan R adalah rintangan termistor. Perhatikan bahawa fungsi log () di Arduino sebenarnya adalah log semula jadi.

int termistor_adc_val;

double output_voltage, thermistor_resistance, therm_res_ln, suhu, tempf; termistor_adc_val = analogRead (termistor_output);

output_voltage = ((termistor_adc_val * 3.301) / 1023.0);

termistor_resistance = ((3.301 * (10 / output_voltage)) - 10);

/ * Rintangan dalam kilo ohm * /

termistor_resistance = termistor_perintang * 1000;

/ * Rintangan dalam ohm * /

term_res_ln = log (termistor_rintangan);

/ * Persamaan Thermistor Steinhart-Hart: * / / * Suhu dalam Kelvin = 1 / (A + B [ln (R)] + C [ln (R)] ^ 3) * / / * di mana A = 0.001129148, B = 0.000234125 dan C = 8.76741 * 10 ^ -8 * / suhu = (1 / (0.001129148 + (0.000234125 * term_res_ln) + (0.0000000876741 * therm_res_ln * therm_res_ln * therm_res_ln))); / * Suhu di Kelvin * / suhu = suhu - 273.15; / * Suhu dalam darjah Celsius * /

Serial.print ("Suhu dalam darjah Celsius =");

Serial.println (suhu);

Kod lengkap boleh didapati di sini.

Langkah 5: Menguji dan Berfungsi

Langkah 6: Peningkatan dan Kesimpulan Masa Depan

Peningkatan masa depan:

• Saya ingin menambah ciri berikut:
• Menggunakan Tiny ML dan Tensorflow lite untuk mengesan anomali.
• Mengoptimumkan bateri dengan menggunakan BLE
• Aplikasi Android untuk pemberitahuan dan cadangan yang diperibadikan mengenai kesihatan
• Menambah motor getaran untuk memberi amaran

Kesimpulan:

Dengan bantuan sensor sumber terbuka dan elektronik, kita benar-benar dapat membuat perubahan dalam kehidupan pekerja garis depan dengan mengesan gejala COVID-19 iaitu, variasi suhu HRV dan Tubuh seseorang dapat mengesan perubahan dan menyarankan mereka untuk dikuarantin untuk menghentikan penyebaran. penyakit ini. Bahagian terbaik dari peranti ini adalah, ia adalah di bawah $ 15 yang jauh lebih murah daripada pelacak kecergasan yang ada dan sebagainya. Oleh itu, kerajaan boleh membuat ini dan melindungi pekerja barisan hadapan.